中国轨道交通永磁牵引时代来临:中车自主研发

　　历时11年,累计1000万次试验,积累150G数据,耗资1亿元,中国中车旗下株洲电力机车研究所有限公司攻克了第三代轨道交通牵引技术,即永磁同步电机牵引系统,掌握完全自主知识产权,成为中国高铁制胜市场的一大战略利器。

　　2015年5月16日,长沙地铁1号线使用的永磁同步电机成功交付。这是国内首次将永磁同步电机装载在整列地铁车辆投入装车应用。

　　中国工程院院士、株洲所总经理丁荣军透露,目前,株洲所已研发出可用于时速500公里的高铁动车的690kW永磁牵引系统,即将小批量生产。这标志着我国成为继德、日、法等国之后,世界上少数几个掌握高铁永磁牵引系统技术的国家之一。

　　“中国具有完全自主知识产权的永磁牵引系统已经迈开产业化步伐,中国轨道交通的‘永磁牵引时代’终于来临了。”丁荣军表示。

　　从“地铁用”到“高铁用”:“爬完衡山又去登珠峰”

　　牵引传动系统在业内被称为“列车之心”,其性能在某种程度上决定了列车的动力品质、能耗和控制特性,也影响着列车的经济性、舒适性与可靠性,是节能升级的关键。

　　世界轨道交通车辆牵引系统的第一代是直流电机牵引系统,第二代是起步于20世纪70年代的交流异步电机牵引系统,为当前的主流技术。

　　株洲所副总经理冯江华介绍,“对轨道交通牵引技术来说,永磁牵引系统是一场革命,谁拥有永磁牵引系统,谁就拥有高铁的话语权。”

　　永磁牵引系统是列车的动力系统,由变流器和电机两大部分组成,其中变流器相当于列车的心脏,电机好比是列车的肌肉,电机主要负责传达动力,完成电能到机械能转变,带动列车平稳行驶。

　　目前,西门子、庞巴迪等国际设备制造商均将永磁牵引系统作为其研发方向。在这个新兴领域,中国并没有输在起点。

　　2003年,有关永磁牵引系统的阐述第一次传入冯江华的耳朵。当时,该项技术尚处于理论研究阶段。然而,冯江华察觉到,永磁牵引系统必将取代交流异步电机牵引系统,必须迅速研发。当年,株洲所率先组建了国内第一支永磁牵引系统研发团队,“从零起步”。

　　株洲所基础与平台研发中心副主任许峻峰称,在交流异步电机牵引系统研发阶段,我国比国外落后了20来年;在更先进的永磁同步领域,“我们就像是没有车灯的汽车,在黑灯瞎火的山路上摸索,方向稍有把握不准,后果不仅仅是跑偏”。

　　“电机控温是项目进展最大的瓶颈。”许峻峰介绍,为避免水、灰尘、铁屑等腐蚀电机内部永磁体,电机采用全封闭结构,但由于电机功率太大,发热过高,永磁材料在高温、振动和反向强磁场等条件下,可能发生不可恢复性失磁的严重风险。“如果列车在高速运行时失磁,后果不可想象。”

　　冯江华回忆,“没有任何可以借鉴的资料,也缺少研发测试用的相关设备”,株洲所只能“摸着石头过河”,不少数据仍要依靠比较原始的笨办法。“比如说,电机升温试验一做就是五六个小时,电机温控数据就人工全程蹲守来记录,这样来慢慢积累。”冯江华称。

　　研发团队成立8年后,也就是2011年底,株洲所永磁牵引系统在沈阳地铁2号线成功装车,实现了国内轨道交通领域的首次应用,结束了中国铁路没有永磁牵引系统的历史。株洲所也成为我国唯一掌握自主永磁牵引系统全套技术的企业。截至2015年5月底,沈阳地铁2号线已无故障载客运营7万公里。